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[中图分类号]G650 [文献标识码]A [文章编号]1672-5905(2009)01-0081-02
一、课程教学现状
“计算机组成原理”是计算机本、专科专业的一门核心课程,它在计算机学科中起着承上启下和继往开来的作用。该课程主要讲解单台计算机的完整组成原理和内部运行机制,其工程性、实践性、技术性都比较强,还强调培养学生的动手动脑能力、创新意识、实验技能。这些要求更多的是通过教学互动、课后作业、教学实验、课程设计等环节来完成,要求学生有意识地加强分析和解决计算机系统实际问题的能力,尤其对自身底子薄的学生,及社会需求的应用型人才,所以需要对该课程内容加以改革,特别是实验教学,更应改进教学思路和教学方法。
目前,我国大多数高校制订的计算机专业培养目标中都会强调培养具有较强的软件和硬件设计能力,但实际教学中,计算机硬件教学却是较为薄弱的部分。主要原因是:第一,计算机硬件技术发展迅猛,但使用的教材、传授的知识却远滞后于发展,学生的学习劲头不足,兴趣不高。第二,传统教学模式以老师为主体,学生跟着老师走,被动接受知识,且教学手段单一。学生的主体地位没有得到充分体现,其学习的主动性没有得到挖掘。第三,由于实验经费、重视程度等方面的原因,大多数高校计算机组成原理实验设备更新速度慢。
二、教学方法的改革策略
(一)精选教材,组织内容
教材是体现教学内容和教学方法的知识载体,是进行教学的基本工具,好的教材是教学成功的重要保证。目前,高校采用的教材多为清华大学出版社王诚主编的《计算机组成原理》、科学出版社白中英主编的《计算机组成原理》、高等教育出版社唐朔飞编写的《计算机组成原理》、清华大学出版社王爱英主编的《计算机组成与机构》等等。我们针对学生特点和课程特征,多年来采用清华大学出版社王爱英主编的《计算机组成与机构》,从第2版一直使用到第4版。这些书籍结构合理、重点突出、深入浅出、知识点环环相扣,有利于教师合理的组织教学内容:以冯・诺依曼结构为主要线条,分别讲解计算机的五大基本部分,按照自顶向下,由表及里的层次结构向学生逐步展示运算器、存储器、控制器、输入输出设备的构成和原理;同时教材从整体到部件,再从部件到整体,使得学生对“整机”概念加深了理解。
(二)形象教学,启发学生
计算机组成原理中有很多难理解的概念、专业术语和重要部件工作原理,用生活中通俗易懂的实例做类比,用多媒体教学手段做模拟,充分发挥学生的想象力,让学生把抽象的模型变成具体的、实际的模型。比如CPU中指令的执行过程,在时间上依靠时序控制,空间上用不同的部件区别,学生很难形象理解,大脑里形不成具体的模型。我们让每一个学生利用flash或Dreamweaver制作CPU中指令执行过程的动画,通过这种亲自动手模拟实验,学生在大脑里清晰地构造出了CPU的模型、指令的运行过程和微程序的控制方法。通过对多届学生的统计调查,这种方法对理解部件的工作原理很有效。由此激发学生学习该门功课的积极性,产生学习计算机原理课的动力。
在计算机组成原理课程的教学中应用启发式教学方法,充分调动学生积极性,让学生积极主动学,参与教学过程,主动获取知识。计算机原理课理论性强,概念抽象。要使课上学生有所求,有所得,就必须加强预习,带着问题预习,在预习中找答案,再找出新问题,再带着问题进课堂。比如讲解硬盘的接口时,提出目前使用最多的是什么接口?SATA接口的传输速度为什么比PATA接口的快?PATA接口为什么不再使用?这些问题留给学生讨论,课堂上让学生讲解,教师最后总结。课堂是师生交流、生生交流、生师交流的场所,是学生解开问题疑团的场所,是学生获取并建构知识的场所,利用课堂才能使学生的知识得以建构,得以系统化,得以应用,而这一切都必须要以学生认真预习新知识、体验新知识为前提。
(三)加强实验,培养能力
计算机组成原理实验在整个教学工作中占有重要位置,必须选择性能良好、合适的实验设备,再辅以先进的实验手段。我校多年来一直使用清华大学研发的实验设备,从tec-2到tec―xp,由于它功能齐全,既是8位机又是16位机,既有组合逻辑控制器又有微程序控制器,还有自己的监控程序和指令系统,是一台真正的计算机系统;tec―xp的缺点是工艺复杂,有100多个发光二极管、100多个跳线短路开管,预留学生自己可以扩充的硬件区域少,所以入门较难。我们将多媒体教学融入实验教学中,运用flash、Dreamweaver等软件自行研制开发计算机组成原理配套的实验教学课件。课件具有演示直观、动态感强的特点,易于学生理解;能完成实验的动态显示和模拟仿真,满足了课堂所需要的实验要求,强化了学生的操作技能和理论知识应用能力的培养,提高了学生的自学能力和设计能力。
逐步建立开放性的实验环境(教学时间开放、教学内容开放、实验元器件开放)。允许学生结合课程学习及自己的专业特点、时间安排或兴趣爱好提出实验题目、设计实验方案或实验构想,并可在一个较宽松的实验环境和可灵活选择的时间范围内完成。教师积极鼓励学生大胆提出自己的实验思路和构想,尽力创造条件引导和支持他们开展有意义的实验研究。设置这样的实验环境和条件,有利于培养学生主动学习的能力和创造意识。
(四)加强科研,锻炼研发能力
支持大学生的创业和科研创新热情是提高学生创新精神和实践能力的重要环节。经调查统计有20%的大学生有科研创新的欲望,教师要积极引导和鼓励大学生树立创新意识,吸收学生参与教师的科研活动,让学生投身科技创新实践。我系部分学生在指导教师的带领下,研发了《基于vc++的计算机原理虚拟实验系统》。该项目利用高级语言实现计算机组成原理课程所需的实验项目。在研发过程当中,学生不仅要深刻理解计算机各部件的工作原理,同时要结合计算机组成原理实验箱功能、实验教程的设置。这一措施有效地调动了学生科技创新的积极性,促进了学生创新精神和动手能力的培养,加强了学生对计算机组成原理课程的兴趣,鼓励广大学生按自己的兴趣去选择自己的“创新”课题,发挥自己的潜能,培养自己的创新意识。
(五)网络开发,交互教学
(1) 基础性知识结构合理,为学生建立终生知识体系打下良好基础。
(2) 系统性知识模块彼此交互,使学生能清晰地建立计算机整机概念。
(3) 时代性及时反映前沿方向,以适应计算机科学技术快速发展的需要。
(4) 实践性理论教学与实践教学结合,注重学生的智力开发和能力培养。
(5) 应用性有较广的适应面,以适应学生在各类计算机上从事开发应用的需要。
(6) 启发性结合计算机科学技术的重大进展,培养学生的创新思维和创新意识。
《计算机组织与体系结构》(第4版・立体化教材)(清华大学出版社出版,ISBN:9787302183327)正是根据这样的思路编写的。
本书是普通高等教育“十一五”国家级规划教材。
笔者根据多年从事计算机硬件课程理论教学和实践教学的经验,从传授知识和培养能力的目标出发,结合本课程教学的特点、难点和要点,在这次新版教材编写中进行了课程体系、教学内容、教学方法和教学手段的改革,使文字教材、多媒体CAI软件、教学课件、习题库、试题库、教学仪器、实验设计、课程设计综合配套,力求形成“理论、实验、设计”三个过程相统一的立体化教学体系。
关键词 计算机组成原理;计算机系统结构;实验设备
中图分类号:G642.3 文献标识码:B
文章编号:1671-489X(2015)22-0017-04
1 引言
计算机组成原理和计算机系统结构(也称体系结构)是大多数计算机类专业的基础硬件类课程,对于很多学生来说,也是两门比较惧怕的课程。除了课程内容包含较多学生看来枯燥乏味的概念、电路、算法和原理之外,有些知识点相对陈旧,一些描述模糊不清,引起学习者概念混乱甚至不明所以,更加打击了学习兴趣和热情。这导致一部分学生畏惧甚至厌烦这两门课,连带惧怕需要动手和实践的其他硬件课程,“欺软怕硬”成为较为普遍的现象。这对于计算机相关专业学生系统性地掌握计算机知识,毕业后成为适应社会多方面需要的有用人才无疑是不利的。
2 关于组成原理和系统结构的课程安排
这两门课程,计算机系统结构讲述的是概念性的体系和功能,站在软硬件分界面的角度讨论计算机硬件的结构性框架如何搭建;计算机组成则从经典的冯・诺依曼五大部件入手,分析计算机硬件组成的具体内容,包括示例性的逻辑电路和二进制算法,来讲述计算机的基本工作原理。两者站在不同的视角看待硬件问题,难免会有重叠。因此,有些学校两门课分开上,有些学校合并成一门课;国内的一些出版单位也顺势推出一些合并课本,或者干脆直接取名叫做“计算机组成原理与体系结构”,两门课程各选取了一些核心内容组在一起,搞成一个混合版本。
笔者认为这种课程合并适合一些高职高专类的院校,对于计算机类本科专业而言还是存在问题的,如学时安排方面的问题。组成原理是考研课程,要讲述透彻则学时数必须得到保证,加上实验,总学时需要60以上。体系结构重点放到流水线、多级存储层次、多处理机并行计算等现代计算机广泛采用的新技术,要想讲解清楚一般也要40学时左右。两者合并,如果学时数不能得到保证,其结果是两部分内容都讲不好;而如果一味扩大学时数,如扩充到80学时以上,又会给学生造成相当大的心理负担。本来硬件课程就是拦路虎,这样一个超大学时的硬件专业课不会有良好的教学效果。
多年前也曾经合并做过,效果并不好,后来又改回到两门课程分别开设,依据传统,先讲组成原理,紧接着一个学期开设系统结构。但现在面临一个问题:内容的取舍。很多经典的组成原理课本不知从什么时候开始夹杂很多流水线和高速缓冲存储器的内容,部分课本甚至还有多处理机方面的。这些书的作者可能想适应那些合并开课学校的用书想法,所以开始大幅增加原本属于系统结构课程中的内容。
另一个方面,考研的组成原理大纲确实包括了流水线、多级存储层次和多机系统,也就是说考研课程名虽是组成原理,实际却包括了两门课的知识点。从这个角度看,这些组成原理教材增加的篇幅包含这些内容也是合理的。问题是,上组成原理课程时怎么应对这些原本下学期才要讲述的系统结构课程中的内容?
武汉工程大学是多校联合的考试联盟出题,为了和考研内容一致,所以题目中有很多系统结构的内容。原本按照课程顺序,这些知识点都是下一学期才应该讲述的,但是为了考试,又不得不囫囵吞枣提前讲解,导致学生考试结果不理想。为了避免这种混乱,能否先讲述体系结构课程,然后讲述组成原理呢?从内在联系来看,组成原理可以看作体系结构的逻辑实现,因此先讲“干”再讲“枝”应该也行得通,涉及器件组成、数据通路、指令、二进制、中断机制等组成原理中详细讲解的部分,可以讲最基本的原理,能辅助课程理解就行。这样改变传统排课次序的做法能不能收到更好的效果?准备进行尝试。
3 CPU部分的讨论
CPU的内容很多,两门课都有大量涉及,以下讨论不再和课程挂钩,只说明哪些内容值得商榷。
CPU的发展和兼容 第一代电子管计算机,第二代晶体管计算机,这个没什么疑问;第三代、第四代都是对应集成电路,只是规模不同,量变引起质变,划到下一代也能接受;而关于第五代计算机就值得推敲了,到底第五代计算机是什么?一些教材把它划归到超大规模集成电路中去,笔者认为不妥,其实学术界从20世纪90年代就在呼唤第五代计算机,但是并没有明确是什么,而是等待采用全新技术或者全新材料的计算机问世,普遍认为光子、量子、超导、生物这几个方面有可能诞生出第五代计算机出来,遗憾的是现在仍然都处于研究阶段,所以关于计算机的划代应该到四代为止。要让学生明白,科学的发展有和低谷,过10~20年强行划分新一代来说明计算机的进步没有意义,因为集成电路不能一次次由量变引发质变!
关于发展过程中的兼容,也很难明确,就拿向前和向后兼容来说,站在机器的角度来说,后面的机器能运行前面机器的软件,应该叫向前兼容,但是站在软件的角度来说,前面开发的软件要能在后面出现的机器中运行,则又成了向后兼容。两者实质上是一回事,却可以有两种说法,如果出题讨论兼容性,学生该怎么给出答案?
运算方法 各种码制、定点数、浮点数可以详述,这些是基本的,对于以后实际使用和各种编程都有好处;加减法和溢出概念作为了解计算机内部的运算原理,也可以让学生掌握;但是乘法和除法,特别是两位乘以及除法的余数校正这些东西,学生要费很大力才能弄明白,一个月后就一定会忘记得干干净净。这些属于技巧类的算法还是不要占那么多篇幅介绍为好。一些课本不再讲述各种进位制的转换,笔者认为不恰当,作为初接触二进制的学生而言,搞清各种进位制及其转换是很有必要的,至少比两位乘法或者加减交替做除法重要得多。
寻址方式 很多学生一直到毕业也没弄清寻址方式,这部分内容应该把那么多纷繁的名词简化。举例来说,基址、变址、索引、缩放、偏移、自增、自减,再加上直接、间接、相对寻址等,这些本来都是针对存储器的寻址方式,弄出这么多名词来学生不头疼才怪。其实寻址完全可以简单明了做介绍,而不拘泥于这些奇怪的名词上:数据可以在三个地方出现,分别是指令中、寄存器中、存储器中;前两种叫做立即数和寄存器寻址,第三种则区分为直接地址和间接地址,只有间接地址可以变化多端,其中基地址加上偏移量组合是最基本的形式。
关于微程序控制器 当今CPU还有多少使用微程序控制器的?即使是CISC也变脸为硬件解码后送入内部长长的类似RISC的管线系统。作为训练和实践控制器部分的手段可以讲述,毕竟一个硬逻辑的控制器很难实现,但是关于水平的、垂直的微程序甚至毫微程序这些概念还是尽量简化吧。这里面有很多难题、怪题,各种字段的分解与组合作为考试的手段也应该点到即止,毕竟谁都不会去真正设计一款复杂的微程序控制器。
4 存储器部分的讨论
主存典型芯片 还在用2114、4116作为芯片实例?对这些旧货市场都不一定买得到的东西进行详细分解,其古怪的时序、简陋的内部组成结构占据了大量篇幅,为什么不用现在市场上仍在普遍使用的简单8位或者16位存储芯片举例呢?如27系列ROM、62系列RAM。而高性能存储芯片的介绍也停留在20年前的SDRAM、早已淘汰的RDRAM/CDRAM,要知道现在已经是DDR4的时代了。
辅存 还在大力介绍软盘,甚至是8英寸软盘,而市场上3.5寸的最后一代软盘都找不到了,8寸的软盘估计博物馆里面也难得一见。磁记录的编码方式似乎也没有讲解的必要,归零制、不归零制的编码方式过时不说,实在和计算机的软硬件组成都没有太大的关系。关于硬盘方面的先进技术介绍,停留在几个G的容量、几十KB的缓存,以及IBM硬盘、昆腾硬盘等这些不知消失多久的产品上,感觉又回到了20世纪90年代。
Cache和虚存 作为两个同等重要的存储层次,讨论却都主要集中在前者,后者的重要性没有得到体现。改进Cache失效率的措施花了大量篇幅,其中有些措施根本没有任何实用价值。而编译器优化和软件控制的预取等内容本就不属于体系结构所要关心的,其算法和编程原理同样占用很多宝贵的篇幅。关于Cache技术所举的实例采用的都是20年前的芯片技术,虽然相对简单易懂,却也处于和8086在微机原理课程中作为示例CPU一样的尴尬地位。
5 I/O和总线部分的讨论
总线结构和标准 单总线、双总线、三总线甚至四总线结构的讨论,繁琐、过时且相互矛盾。就拿三总线来说,数据、地址、控制总线是三总线,局部、系统、扩展总线也是三总线,还有主存、I/O、DMA总线又是一种三总线。介绍过时的ISA、EISA、VESA乃至AGP总线有价值吗?最关键的一点,很多教材花大篇幅介绍这些淘汰技术的同时,不去直面它们的落后和淘汰的现状。不是说淘汰的技术不能介绍,作为人类曾经的技术结晶和科技历史,有必要让学生了解,但是应该把握两点:一是篇幅要小;二是明确告诉学生,这些东西都已经成为历史。
总线判优与控制 集中式判优中的链式查询和计数器定时查询究竟在什么时候什么场合出现过总应该提及一下。说独立请求方式响应最快也没有说服力,和链式查询相比较都是全硬件信号,快慢就看谁的逻辑复杂,独立请求方式一定最快的根据并不充分。
同步控制和异步控制以及串行和并行方式是总线控制的两个主要内容,应该针对具体的总线实例加以分析。一些习题或者课本说同步比异步方式快,或者并行方式比串行方式快,笔者认为这些都是欠妥的,当今高速异步串行总线的带宽有目共睹。总线的快慢,和是否串并行、是否同步异步没有直接的对应关系。
I/O接口与设备 很多查询、中断、DMA等接口电路的组成都给出实现的电路图,这些图在实际应用中不会采用,对学生而言复杂晦涩,他们还错觉地认为这些电路才是标准的I/O接口。其实实现接口的方式和原理有多种,详细介绍接口具备的功能应该比介绍这些电路图有意义得多。
CRT显示器和CRT控制器,随机扫描和光栅扫描,伪彩色、CGA、EGA等,讲述的课本不在少数。笔者20年前的课堂上就讲过这些,现在再讲实在味同嚼蜡。关于多媒体电脑、多媒体专用芯片甚至多媒体操作系统这些概念,同样显得和时代格格不入,20年前这些说法可能代表新技术,而在全民手机都能处理多媒体的今天,这些说法本身似乎都失去了意义。
中断向量 本来向量的含义就是借用物理中定向指向的概念,去说明中断后自动转到相应的位置去实现中断服务,一些教材却在中断向量、向量中断、中断入口、向量地址等环节上反复纠缠,用一些模棱两可的用词去“加深”学生的理解,实际的效果却和“干扰”无异。类似的还有所谓存储单元、存储元、存储字、存储字长、机器字长、读写周期、存储周期、总线周期、机器周期等,非要让学生区分得清清楚楚,恐怕很难,况且这些概念本身就有相交之处。就拿中断向量来说,究竟是硬件切换出来的向量地址,还是向量地址中存放的服务程序入口,谁能说得清?还有总线周期和存储周期,当总线上传递存储单元信息时就是一回事。这些细微差别的概念即使要作为考题也要慎重,笔者多次碰到引起歧义的答案。
中断屏蔽和优先级 本来是两个很清楚的概念,各自的用途也非常明确,一旦把所谓的低优先级去中断高优先级的特例弄进去(暂不说这种做法有什么实际意义),一切都变得复杂起来。画中断响应轨迹图是很多题目最喜欢的,实际应用中若是出现像轨迹图那样乱七八糟的中断嵌套,系统很容易彻底崩溃。这些低优先级中断去嵌套高优先级中断的非常规做法还是不要复杂化。
6 实验环节与课程设计
实验课一般以某种实验箱为实验设备,把经典的运算器、存储器、数据通路(总线)、控制器等几个大的组成部分作为实验内容,去加深课堂相关内容的理解。课程设计则是依托实验箱的硬件构造,去设计一个具备更加复杂功能的部件或者组成一台能运行简单指令集的模拟整机。这种做法对于大多数普通院校的学生而言没有什么问题,少数重点大学使用FPGA设计CPU软核并在模拟机中移植某种操作系统作为课程设计则属于高端要求,这里不加分析。
要讨论的是这种传统实验箱做经典组成实验中遇到的问题,通过对几个厂家的组成原理实验箱的对比,发现它们都有如下特点。
1)采用开放式的面板,把所有部件以及连接线的插孔都安排在这个面积很大的面板上,所有元件和芯片。
2)运算器使用74181或者在可编程逻辑器件中使用该芯片逻辑,以配合教材内容。
3)存储器使用普通SRAM或者双端口SRAM。
4)控制器以微程序控制方式为主,使用非易失性存储器构成控存单元。少部分也提供硬逻辑控制器,用可编程逻辑器件构成。
5)大量使用开关和LED作为输入输出部件,信号连接使用针孔配合的导线。
6)说明书和实验指导书普遍不严谨,文字和图表错误很多,印制粗糙,且基本上都不提供电子版。
以上特点的组成原理实验箱往往还兼顾微机原理或者体系结构,甚至还有数字逻辑的课程实验。总体来说,它们会导致以下一些问题。
1)很大面积的电路板且,即使上面有分割各个模块的线条,仍然觉得庞杂凌乱,想找一个信号会非常不便,令学生望而生畏。因为要照顾到多门课程,所以一些电路单元在某门课程中就会用不上,还要增加切换电路的模式开关。这些都使操作复杂化,容易造成仪器损坏。一般来说,三年左右损坏率可以达到50%以上。
2)连线普遍采用插头和插孔的配合形式,差别在于有的型号粗、有的型号细,有的深、有的浅。这种连接方式太紧了插拔不方便容易断线,太松了接触不良;而且随着实验的复杂,面板上的线像一团乱麻,什么都看不清楚,即使采用了长短不一和不同颜色的导线加以区分,仍然不能解决问题,非常不便于调试和观察。
3)输入和输出方式操作复杂,更不直观。用二进制表示的拨动开关和LED管,输入的每个数据都要拨8次开关才能完成,输出的数据因为是LED表示的二进制信息,不易于识别。这两种形式的I/O还存在占用面积大,故障率高的缺点。
7 总结
计算机是发展很快的一门实践和工程类学科,不管是软件还是硬件皆是如此。软件类的书籍更新很快,当下的的开发工具和语言可能几年后就没有了用武之地,除了某些描述算法和原理的理论书籍,如数据结构、编译原理之类,更新周期可能较长。
相比软件类课程而言,硬件课程一个版本可能坚持更长时间,有些教材甚至有十年以上的生命周期,如传统的电路原理、数字逻辑类的课程。那么,计算机组成原理和系统结构作为硬件基础课程,是不是也能多少年不用更新呢?即使一些内容已经时过境迁,仍然堂而皇之地出现在教材里面,导致一部分了解这些内容的学生产生抵触情绪。不能追踪新技术的硬件课程对学生的学习积极性和学习效果都是有消极影响的。
本文希望能起到抛砖引玉的作用,引起教材作者和实验设备开发人员的重视,对相关内容及时更新或者删除,对设备中的不足加以改进,更好地促进计算机组成原理和计算机系统结构两门课程的发展。■
参考文献
[1]张晨曦,等.计算机系统结构[M].北京:高等教育出版社,2008.
[2]唐朔飞.计算机组成原理[M].北京:高等教育出版社,
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[3]唐朔飞.计算机组成原理:学习指导与习题解答[M].北京:高等教育出版社,2012.
[4]白中英.计算机组成原理[M].北京:中国科学出版社,
关键词:计算机应用基础;教学方法;教学设计
中图分类号:G642 文献标识码:B
“计算机应用基础”课程很多人觉得很简单,其实要真正要上好这门课程,要达到预期的教学目标是有很多难点的。例如学生层次不同;使用计算机的熟练程度不同;内容多而杂;操作和上网很熟练,但其实一些实用操作基本不会。因此,我院计算机基础教研室在多年该课程教学基础上,针对该课程的教学思想、教学内容、课程体系、教学方法、教学手段、教学队伍、教材建设等多方面进行了教学改革的尝试和探索,促进了整体教学水平的提高。
1教学内容
1.1以全国计算机等级考试大纲内容作为基本教学内容
随着全国计算机等级考试的不断深入,计算机等级证书渐已成为社会各行业选择本行业实用性人才基本标准。我们以全国计算机等级考试一级MS-Office考试大纲中规定的内容作为基本的教学内容,在此基础上讲授学生毕业后实际工作中要求的计算机知识。这些知识的确定来自以下几个方面:一是每年一次的教师毕业巡回检查,二是与毕业学生建立的长期联系,三是通过教师为企业开展计算机基本操作培训所获得的第一手材料。
1.2以就业岗位需要制定课程体系
“计算机应用基础”要达到培养学生计算机素质、计算机应用能力的目标,就必须拥有一个科学的、符合实际需要的课程体系。这个课程体系包括了学生毕业后适应实际工作必备的计算机知识。
我们设计的计算机应用基础课程体系主要包括以下内容:①计算机基础部分;②办公软件应用;③计算机网络基础和Internet应用;④计算机硬件基础;⑤常用工具软件使用;⑥程序设计基础;⑦数据库基础。
目前我们在运行的是:“计算机应用基础”+“计算机操作实训”+“计算机组装与维护实训”的模式。其中:
“计算机应用基础”内容包括计算机基础部分、办公软件应用、计算机网络基础和Internet应用、计算机硬件基础、常用工具软件使用。
“计算机操作实训”的主要目的就是提高学生应用计算机实际的能力,要求学生将“计算机应用基础”课程中所学知识的进行归纳及综合应用到实际中去。
“计算机组装与维护实训”使学生了解当前流行计算机的各个部件,掌握计算机各个组成部件的性能指标、工作原理及选购方法,掌握计算机的组装技术和维护技术,并具有较强的计算机故障诊断与故障排除能力,同时培养学生的独立思考和动手能力。目前只对计算机专业开设。
针对非计算机专业我们的设想是在“计算机应用基础”和“计算机操作实训”课程的基础上,根据专业的不同分别开设“程序设计基础”、“数据库基础”、“微机原理”等课程,同时将“计算机组装与维护实训”作为选修课向全院非计算机专业学生开设。
2教材和教学参考资料
根据教学大纲的要求和社会对学生计算机应用能力的要求,我们先后使用了多种教材和教学参考书。但这些教材和参考书很难满足我们的实际要求,因此我们正在编写一套《计算机应用基础》及配套实验书(非计算机专业用)的教材,力图体现我院多年教改的成果,并采用案例进行编写,使得能够充分满足教学的需要。
目前我们已经编写了《计算机操作实训》和《计算机组装与维护实训》两本教材。这两本教材的编写特点是:案例驱动、紧贴实际、拿来即用。
全国计算机等级考试一级MS-Office模拟练习软件也是我们的辅助教学资料的一部分。该模拟软件包含了25套仿真试题,可以帮助学生掌握基本的教学内容。由于该模拟软件有标准答案和详细的操作步骤,所以模拟软件的练习是学生课外去完成的,教师只在开学初简单介绍该软件的使用。
3教学方法与手段
以实际案例驱动教学。精选实际学习、生活、工作中需要的计算机操作内容作为教学案例,使得学生能应对实际中的计算机应用问题。
运用多媒体教室进行直观教学,做到图文声并茂,大大激发了学生的学习兴趣。另外我们还准备利用网络平台来辅助计算机应用基础课程的教学,在网上为学生提供学习资源,从而让学生的学习不受时间空间的限制。已经做好的资源包括教学大纲、授课计划、等级考试大纲、教案、学习指导、上机习题与指导、理论习题与答案、在线测试软件(利用我院为广东电信开发的职称考试系统)。此外,我们还准备实现网上学习论坛、网上互动操作、网上操作演示等功能,为师生相互交流提供了平台。
我们对教学各个细小的环节都精心设计,例如实验报告、实训报告就是针对课程精心设计的,非常细化,有利于学生对知识的把握和对教学目标的把握。
最后,用我院开发的广东电信计算机应用能力考试(职称考试)系统对学生进行考试,体会企业对计算机应用能力的要求。
4实践教学
4.1课内实践教学
授课教师随时跟踪产业发展趋势和行业动态,分析职业岗位能力要求和更新变化,并及时纳入教学内容。教学实施过程注重学生实践能力的培养,使学生计算机的操作技能得到提高。
以实际案例驱动教学。将对广东电信、东莞移动、佛山移动、湛江国税等企业所做的培训案例作为授课案例。
4.2学生课外实践活动
通过各种途径,为学生提供实践的机会,包括:
每年一度举办“打字比赛”,提高了学生的学习气氛;
Office创意设计比赛也在筹划中;
微机社成员将所学计算机知识为全院学生服务,如为同学购买、排障、维修计算机;
我院计算机机房的创建和整改也有学生的参与;
学院学生电脑托管机房完全由学生组建和管理。
5考核方式的改革
传统的期末考试带来了一些问题,如学生不重视学习的过程,只在期末突击复习;有些学生由于平常没有好好学习,期末突击来不及,就有作弊搏一搏的心理。为了避免这些问题,我们对该门课程的考核做了改革,具体考核方式和所占比例如下:
平时表现――10%
作业和实验报告――10%
平时实践――20%
一、直观性与抽象性相结合的形象教学模式
该模式强调要充分发挥实物直观、模型直观和语言直观的综合作用,加强形象思维与抽象思维能力的综合培养。教师可以利用多媒体教学的直观形象性,化解教学难点,减少教学坡度,提高幼儿的记忆效果。在具体设计中,教师要变静态为动态、化抽象为形象、转虚为实。
比如,幼儿难以认识生僻、枯燥的计算机组成部件的名称和功能。为此,我先在计算机中播放“可爱的转转龟”形象,以它的口吻导人活动,再讲计算机的神奇功能,并配合画面演示,使幼儿产生学习兴趣。接下来就开始讲计算机的组成了,每讲解一个部件就在电脑画面中进行突现,加深幼儿的记忆。在讲解各部件的功用时我运用了形象的比喻――首先提问:老师是怎样处理数学问题的?然后在黑板上写出“2+3=?”的公式,并告诉幼儿:第一、通过自己的耳朵、眼睛将信息输入给大脑:第二、将自己记忆的知识,通过大脑进行运算;第三、通过手写出答案或用嘴回答。最后告诉幼儿计算机也是这样工作的。这时马上有幼儿举手问计算机的耳朵、眼睛、大脑、手和嘴巴是什么?我点击“转转龟”,让这个形象化的多媒体动画告诉幼儿:计算机是由五个部分组成的,用键盘和鼠标把信息输到计算机内。这两个部件就是我们说的耳朵和眼睛。大脑就是记忆运算部件。也就是我们看见的那个形状像箱子一样的东西,它叫主机。最后的运算结果就通过显示器(形状像电视机)和打印机显示出来,这就是电脑的手和嘴。形象的类比,把复杂、抽象的机械原理说得通俗易懂、简单明了,幼儿很快就明白了计算机主要有键盘、鼠标、主机、显示器和打印机五个部分组成。
二、任务驱动与作品展示相结合的操作训练模式
该模式的重点和难点在于,既要注重对信息技术专项教学任务的设计和布置,又要注意幼儿学习的主动性与思考能力的培养:既要追求知识与技能的掌握,又要追求幼儿创新意识的培养:既要注重接受性学习。又要加强理解性学习,使幼儿能够在学习的外在驱动力与内在驱动力的共同作用下掌握信息技术知识。
比如,在开展教学活动“奇形妙叶”之前,我首先布置了“任务”,让幼儿通过各种方法来收集关于叶子的信息。在正式执教时。我鼓励幼儿结合自己收集到的有关叶子的信息用软件将叶子装扮成一种的新的形象,并将幼儿设计的一幅幅“奇形妙叶”上传在幼儿园班级网站上。而特别优秀的作品则打印出来张贴在班级作品展示栏里,让幼儿体验自我创新和作品展示所带来的乐趣。
三、放手实践与统一评价相结合的调动兴趣模式
该模式强调精讲多练,即在信息技术专项教学活动中,教师要多给幼儿提供一些上机操作的时间,并针对幼儿的学习情况进行统一评价。教师要选幼儿中优秀并能推广的信息技术学习方法进行评价以引导其他幼儿进行学习。同时。教师要注重合作意识、学习自控力等这些精神层面的评价。
比如,在教玩电脑游戏“连连看”中,我结合幼儿操作过程中遇到的问题进行讲解并请能力强的幼儿进行操作演示,说说自己在操作技能上的心得,这样能给其他幼儿予以积极、有效的引导。
四、注重知识、技能、情感多目标整合的网络互动模式